(2,0 pontos) Uma turbina para operar de maneira mais eficiente possível deve ter um ciclo de funcionamento adiabático. Uma turbina que opera recebendo um vapor com temperatura de
e pressão de 20 bar , apresenta os seguintes resultados:
a) A saída do trabalho da turbina é de
;
b) A quantidade de vapor consumida na turbina é de
,
c)
vapor que sai da turbina tem uma pressão de 10 bar .
Analisando estes dados juntamente com os cálculos do balanço de energia podemos afirmar que a turbina está operando aproximadamente de forma adiabática?
a) A saída do trabalho da turbina é de
b) A quantidade de vapor consumida na turbina é de
c)
Passo 1
O enunciado dá uma turbina que recebe vapor a
bar e
, entrega potência
,J/s consumindo vapor a
,kg/h, e expele vapor a
bar. Queremos verificar se a operação é aproximadamente adiabática, ou seja, se não há troca de calor
. Para isso usamos o balanço de energia em regime estacionário, desprezando variações de energia cinética e potencial, que para turbina adiabática dá
Precisamos então comparar o trabalho específico medido com o máximo trabalho isentrópico possível (expansão reversível adiabática) e checar se há coerência física.
Passo 2
Convertendo a vazão mássica e calculando o trabalho específico medido:
Passo 3
Pela tabela de vapor superaquecido em
bar e
temos aproximadamente
Para expansão isentrópica até
bar mantém-se
. Nas tabelas de vapor superaquecido a
bar, para
obtém-se
Então o trabalho isentrópico máximo seria
Passo 4
Comparando
vemos que o trabalho real especifico excede o máximo isentrópico, o que é fisicamente impossível em um processo adiabático irreversível (sempre
). Portanto os dados não são consistentes com ciclo adiabático, indicando que houve troca de calor ou erro de medição.
Resposta
A turbina não está operando de forma adiabática, pois o trabalho específico obtido (
,kJ/kg) é maior que o máximo isentrópico possível (
,kJ/kg).